第六章生产和服务设施布置

第六章生产和服务设施布置本章内容：•设备/设施布置决策•布置决策的定量分析•装配线平衡•非制造业的设施布置主要问题第一节生产组织设计基础理论生产单位构成的影响因素：生产结构组织生产的基本原则与形式布置决策影响因素典型布置形式（理想的和现实的）第二节布置方法第三节工序同期化/节拍第四节布置应用扩展生产和服务设施布置合理安排企业或某一组织内部各个生产作业单位和辅助设施的相对位置与面积、车间内部生产设备的布置布置决策确定企业内部生产单位组成生产单位内部的专业化形式一、影响生产单位组成的因素•产品品种、结构及工艺特点•企业的专业化形式与协作水平•生产单位的专业化原则•企业的生产规模典型制造企业的生产单位•基本生产单位：–指直接从事基本产品生产，实现基本生产过程的生产单位。如：准备车间、加工车间、装配车间•辅助生产单位：–指为基本生产提供辅助产品和劳务，实现辅助生产过程的生产单位。如：辅助车间、动力部门•生产服务单位：–指为基本生产和辅助生产服务的单位。如：运输部门、仓库、试验与计量检验部门•生产技术准备部门：–指为企业生产提供技术保证与服务，并负责新产品试制工作的部门。如：研究所、设计科、工艺科、工具科、试制车间•附属生产单位：生产企业附属产品的生产单位二、生产单位的专业化原则和形式•工艺专业化原则(processfocused)•对象专业化原则(productfocused)工艺专业化原则铣床钻床磨床车床热处理切齿装配BBBBBAAAAAA•是按照生产工艺性质的不同来划分生产单位。在工艺专业化的生产单位里，集中着同种类型的工艺设备，配备同工种的工人，采用相同的工艺对企业的各种产品（零部件）进行加工。如：铸造厂、锻造车间、车工车间等。–零件A：车----铣----钻----热处理----切齿–零件B：铣----钻----热处理----磨工艺专业化原则(续)•优点：便于充分利用生产设备和生产面积；便于进行专业化管理；能较好地适应多品种生产的要求。•缺点：用于运输的劳动量大；生产周期长，占用资金多；协作关系复杂，协调任务重；生产效率较低，只能使用通用机床。•较适用于多品种小批量生产或单件生产。对象专业化原则车床钻床磨床车床热处理切齿装配AABB铣床热处理钻床是按照产品（部件、零件）的不同划分车间（工段、小组）。在对象专业化的生产单位里，集中有为制造某种产品所需要的各种设备，配备相应的各种工种的工人，工艺过程是封闭的，不用跨其他生产单位就能独立地出产产品。对象专业化原则•优点：运输路线短，节约运输设备和人力；生产周期短，流动资金占用少；管理简化。•缺点：难于充分利用生产设备和面积；难于进行工艺专业化管理；对品种变化的适应性较差，生产系统可靠性较差。•适用于大量大批生产WorkCellversusProcessLayoutProcessLayoutWorkCellSawLatheGrinderHeatTreatLatheLatheLatheSawHeatTreatGrinderGrinderPressPress11234526SawPress三、影响生产和服务设施布置决策的因素•设施布置的目标–最短的运输路线–最大的灵活性–面积的最有效利用–最良好的工作环境–最合理的发展余地设施布置的原则•满足生产工艺过程的要求–符合生产工艺顺序，使产品有单一流向–使生产联系和协作关系密切的车间和部门尽量布置在一起–合理划分厂区•经济性–减少运输量–尽量紧凑–提高建筑系数•安全与健康设施布置的程序•确定目标•收集资料：–基础资料、生产单位的配置、生产系统图•确定各组成部分所占面积•确定各生产单位之间的相互关系–定性分析方法–定量分析方法•初步确定平面布置方案•方案评价–定性评价法定–量评价法四、几种典型布置形式直线式：常用，排列比较简单，组织容易，流程顺畅U字式：受场地限制，材料和成品出口必须置于同侧(一)物料流程形式Z字式：空间狭窄，零件产品体积较小蛇形式：厂房宽度较大长度较短，可以缩短纵深流程，经济利用空间环形式：辅助工具、容器、运输工具必须周而复始的送到起点(二)布置类型及原则•类型：1、固定式布置2、对象专业化（产品）布置3、工艺专业化布置4、成组单元布置•原则：1、符合生产过程流向2、便于运输3、创造安全、良好的工作环境4、便于工人操作和工作地（工具、图纸、工位器具）的布置5、充分利用车间面积6、充分考虑机床精度和工作特点固定式布置（FixedPositionLayout）机器工位器具操作者固定工件（飞机装配）固定式布置（FixedPositionLayout）•固定式布置的优点是：–减少了加工对象的移动，节省搬运设备和费用–工作程序易于设计和调整，对多品种生产运作适应性强–管理比较简单•其缺点是：–不适应大批量生产运作；–对操作工人的技术水平和熟练程度要求较高，故在工人培训方面的投入较大；–难以采用科学的管理方法。对象专业化(产品)布置（ProductLayout）加工设备加工设备流水线物料流物料流不好，操作者被分开，没有机会进行交流！一般美国工厂采用配件流水线好，可交流，或增减操作人员，经训练的人几乎可自动平衡不同生产速度不好，操作者被围起来，没机会与第一个操作者一起工作以增加产量物料好，操作者可互相帮助，可与第三个人一起工作以提高产量不好，直线形很难平衡好，U形生产线的一个特点就是操作者容易进入，5个操作者可减为4个工艺专业化布置（ProcessLayout）产品A产品B钻床组车床组磨床组装配组喷漆组检验发送存储区域工艺专业化布置（续）•优点–个别设备出了故障或个别工人缺席对整个生产系统的影响较小–上下工序之间的相互依赖性较小–设备维修费用较低，投资于备用件上的成本也较低•缺点–如果批量加工，在制品库存量会很大–要经常进行工艺路线选择及进度安排–设备利用率低–加工的多样性要求频繁地调整设备，造成工作流的不连续性，形成间歇加工–物料传输慢，效率低，单位运输成本较高成组单元布置LDDGGLDGLL原材料成品库单元1单元2单元3GDL车床钻床磨床(LayoutsBasedonGroupTechnology）•先根据一定的标准将结构和工艺相似的零件组成一个零件组，确定出零件组的典型工艺流程•再根据典型工艺流程的加工内容选择设备和工人，由这些工人和设备组成一个生产单元，•类似于对象专业化布置形式。具有对象专业化的优点。柔性比对象专业化高。•适合于多品种中小批量生产成组单元布置（续）–在工艺原则布置的基础上转换而来–先确定出具有相似设计特征或制造特征的零件，然后将不同的机器组成加工中心，对这些形状或工艺要求相似的零件进行加工•步骤–将零部件进行分类–识别零件组的物流类型，作为成组布置的基础–将机器和工艺分组，组成加工中心或工作单元•与工艺原则布置的关系–相似之处：其加工中心也是用来完成一组特定的工艺过程–不同之处：还具备了产品原则布置的优点，即，减少了在制品和物料的搬运，提高了工人的操作技能和快速学习能力四、厂区布置的常用方法物料运量图法作业相关图法厂区布置的常用方法物料运量图法（改进和调整）最后确定绘出初步物流图编制物料运量表进行初试布置厂区布置的常用方法代号密切程度A绝对重要E特别重要I重要O一般U不重要X不予考虑作业相关图法代号关系密切原因1使用共同的原始记录2共用人员3共用场地4人员接触频繁5文件交换频繁6工作流程连续7做类似的工作8共用设备9其它关系密切程度分类表关系密切原因厂区布置的常用方法作业相关图1.列出关系密切程度2.编制主联系簇3.考虑其它“A”关系部门4.画出“X”关系联系图5.实验法安置所有部门厂区布置的常用方法五、（车间）设备布置的定量分析从－至（From—to）表法用从－至表列出机器或设施之间的相对位置，以对角线元素为基准计算工作地之间的相对距离，从而找出整个生产单元物料总运量最小的布置方案基本步骤1.选择典型零件，制定典型零件的工艺路线，确定所用机床设备2.制定设备布置的初始方案，统计出设备之间的移动距离3.确定出零件在设备之间的移动次数和单位运量成本4.用实验法确定最满意的布置方案设备布置的定量分析设备布置的定量分析从－至（From—to）表设备布置的定量分析例设备间月平均移动次数矩阵单位距离运输成本矩阵单位距离每月运输成本（元）单位距离每月总运输成本（元）最后布置方案设备布置的定量分析设备间月平均移动次数矩阵单位距离运输成本矩阵单位距离每月运输成本（元）单位距离每月总运输成本（元）工作单元布置C型制造单元布置U型制造单元及生产线布置六、装备线平衡•装配线平衡又称工序同期化，就是根据流水线节拍的要求，采取各种技术、组织的措施来调整各工作地的单件作业时间，使它们等于节拍或节拍的整数倍。•装配线问题还可以表述为：对于特定的产品，给定工作地数量，求出使流水线节拍最小的配置方案。为什么要进行装配线时间平衡例：某装配线有6道工序，其作业顺序和工序时间如下：（节拍为5分钟/件）3③①②④⑤⑥232.81.51缺点：1.浪费了时间资源。2.出现了忙闲不均的现象。3.浪费了人力资源。进行装配线平衡的内容(原则)1按工序先后顺序，合理地把作业分配给每一个工作地;2每个工作地综合作业时间要尽量接近节拍，并使装配线所设计工作地最少3各工作地空闲时间要少，工作地之间负荷均匀，以保证流水线时间损失最低3③①②④⑤⑥232.81.51重新组合后只有三个工作地：Ⅰ①②4.8分钟Ⅱ③⑤4.5分钟Ⅲ④⑥4分钟装配流水线节拍节拍：流水线上连续出产两件相同制品的时间间隔，一般用r表示。例：某流水线计划日产量为150件，采用两班制生产，每班规定有21分钟停歇时间，计划不合格品率为2%，计算流水线节拍。)/(6)02.01(150)221(6028件分NFreeFrN计划期有效工作时间计划期内计划产量进行装配线平衡的方法1、确定装配流水线节拍。2、计算装配线需要的最少工作地数，设为工序的工作时间。3、组织工作地。（1）保证各工序之间的先后顺序（2）每个工作地的工序时间之和不能大于节拍（3）各工作地的时间尽量接近或等于节拍（4）应使工作地数目最少minSminitSriti)(ieTr)(ieT进行装配线平衡的方法(续)%1001rSTrSsieli4、损失系数和平滑系数计算：SISIsieeiTTSI12)(maxLSI进行装配线平衡的方法(续)时间损失示意工作地时间节拍124531eT2eT3eT5eT4eTr装配线平衡举例J型玩具马车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆。每天的生产时间为420分钟，下表中列出了玩具马车的组装步骤及其时间。请根据节拍和作业次序的限制，对装配线进行组织设计J型玩具马车的装配步骤及时间作业秒/件描述紧前作业A45安装后轴支架，拧紧四个螺母—B11插入后轴AC9拧紧后轴支架螺栓BD50安装前轴，用手拧紧四个螺母—E15拧紧前轴螺母DF12安装1#后车轮，拧紧轮轴盖CG12安装2#后车轮，拧紧轮轴盖CH12安装1#前车轮，拧紧轮轴盖EI12安装2#前车轮，拧紧轮轴盖EJ8安装前轴上的车把手，拧紧螺栓和螺钉F，G，H，IK9上紧全部螺栓和螺钉195解（1）画出流程图ADBCFGEHIJK45秒50秒11秒15秒9秒12秒12秒12秒12秒8秒9秒（2）计算节拍。必须把时间单位换算为秒，因为作业时间是以秒表示的。（3）工作站数量的理论最小值（实际可能大些）min1953.87=450.4itSr秒秒)/(4.5050042060辆秒每天的产量每天的工作时间rADBCFGEHIJK45秒50秒11秒15秒9秒12秒12秒12秒12秒8秒9秒(4)进行装配线平衡1234损失系数：平滑系数：%3.3%1001rSTrSsieli5)(12maxsieeiTTSI